回波抵消器在免提電話、無線產品、IP電話、ATM語音服務和電話會議等系統中,都有著重要的應用。在不同應用場合對回波抵消器的要求并不完全相同,本文主要研究應用于電話系統中的電回波抵消器。電回波是由于語音信號在電話網中傳輸時由于阻抗不匹配而產生的。 傳統回波抵消器主要是基于通用DSP處理器實現的,這種回波抵消器在系統實時性要求不高的場合能很好的滿足回波抵消的性能要求,但是在實時性要求較高的場合,其處理速度等性能方面已經不能滿足系統高速、實時的需要。現代大容量、高速度的FPGA的出現,克服了上訴方案的諸多不足。用FPGA來實現數字信號處理可以很好地解決并行性和速度問題,且其靈活的可配置特性使得FPGA構成的DSP系統非常易于修改、測試和硬件升級。 本文研究目標是如何在FPGA芯片上實現回波抵消器,完成的主要工作有: (1)深入研究了回波抵消器各模塊算法,包括自適應濾波算法、遠端檢測算法、雙講檢測算法、NLP算法、舒適噪聲產生算法,并實現了這些算法的C程序。 (2)深入研究了回波抵消器基于FPGA的設計流程與實現方法,并利用硬件描述語言Verilog HDL實現了各部分算法。 (3)在OuartusⅡ和ModelSim仿真環境下對該系統進行模塊級和系統級的功能仿真、時序仿真和驗證。并在FPGA硬件平臺上實現了該系統。 (4)根據ITU-T G.168的標準和建議,對設計進行了大量的主、客測試,各項測試結果均達到或優于G.168的要求。
上傳時間: 2013-06-23
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在數字通信中,采用差錯控制技術(糾錯碼)是提高信號傳輸可靠性的有效手段,并發揮著越來越重要的作用。糾錯碼主要有分組碼和卷積碼兩種。在碼率和編碼器復雜程度相同的情況下,卷積碼的性能優于分組碼。 卷積碼的譯碼方法主要有代數譯碼和概率譯碼。代數譯碼是基于碼的代數結構;而概率譯碼不僅基于碼的代數結構,還利用了信道的統計特性,能充分發揮卷積碼的特點,使譯碼錯誤概率達到很小。 卷積碼譯碼器的設計是由高性能的復雜譯碼器開始的,對于概率譯碼最初的序列譯碼,隨著譯碼約束長度的增加,其譯碼錯誤概率可達到非常小。后來慢慢地向低性能的簡單譯碼器演化,對不太長的約束長度,維特比(Viterbi)算法是非常實用的。維特比算法是一種最大似然的譯碼方法。當編碼約束度不太大(小于等于10)或者誤碼率要求不太高(約10-5)時,Viterbi譯碼算法效率很高,速度很快,譯碼器也較簡單。 目前,卷積碼在數傳系統,尤其是在衛星通信、移動通信等領域已被廣泛應用。 本論文對卷積碼編碼和Viterbi譯碼的設計原理及其FPGA實現方案進行了研究。同時,將交織和解交織技術應用于編碼和解碼的過程中。 首先,簡要介紹了卷積碼的基礎知識和維特比譯碼算法的基本原理,并對硬判決譯碼和軟判決譯碼方法進行了比較。其次,討論了交織和解交織技術及其在糾錯碼中的應用。然后,介紹了FPGA硬件資源和軟件開發環境Quartus Ⅱ,包括數字系統的設計方法和設計規則。再有,對基于FPGA的維特比譯碼器各個模塊和相應算法實現、優化進行了研究。最后,在Quartus Ⅱ平臺上對硬判決譯碼和軟判決譯碼以及有無交織等不同情況進行了仿真,并根據仿真結果分析了維特比譯碼器的性能。 分析結果表明,系統的誤碼率達到了設計要求,從而驗證了譯碼器設計的可靠性,所設計基于FPGA的并行Viterbi譯碼器適用于高速數據傳輸的場合。
上傳時間: 2013-04-24
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由于其很強的糾錯性能和適合硬件實現的編譯碼算法,卷積編碼和軟判決維特比譯碼目前已經廣泛應用于衛星通信系統。然而隨著航天事業的發展,衛星有效載荷種類的增多和分辨率的不斷提高,信息量越來越大。如何在低信噪比的功率受限信道條件下提高傳輸速率成為目前亟待解決的問題。本論文結合在研項目,在編譯碼算法、編譯碼器的設計與實現、編譯碼器性能提高三個方面對卷積編碼和維特比譯碼進行了深入研究,并進一步介紹了使用VHDL語言和原理圖混合輸入的方式,實現一種(7,3/4)增信刪余方式的高速卷積編碼器和維特比譯碼器的詳細過程;然后將設計下載到XILINX的Virtex2 FPGA內部進行功能和時序確認,最終在整個數據傳輸系統中測試其性能。本文所實現的維特比譯碼器速率達160Mbps,遠遠高于目前國內此領域內的相關產品速率。 首先,論文具體介紹了卷積編碼和維特比譯碼的算法,研究卷積碼的各種參數(約束長度、生成多項式、碼率以及增信刪余等)對其譯碼性能的影響;針對項目需求,確定卷積編碼器的約束長度、生成多項式格式、碼率和相應的維特比譯碼器的回歸長度。 其次,論文介紹了編解碼器的軟、硬件設計和調試一根據已知條件,使用VHDL語言和原理圖混合輸入的方式設計卷積編碼和維特比譯碼的源代碼和原理圖,分別采用功能和電路級仿真,確定卷積編碼和維特比譯碼分別需要占用的資源,考慮卷積編碼器和維特比譯碼器的具體設計問題,包括編譯碼的基本結構,各個模塊的功能及實現策略,編譯碼器的時序、邏輯綜合等;根據軟件仿真結果,分別確定卷積編碼器和維特比譯碼器的接口、所需的FPGA器件選型和進行各自的印制板設計。利用卷積碼本身的特點,結合FPGA內部結構,采用并行卷積編碼和譯碼運算,設計出高速編譯碼器;對軟、硬件分別進行驗證和調試,并將驗證后的軟件下載到FPGA進行電路級調試。 最后,論文討論了卷積編碼和維特比譯碼的性能:利用已有的測試設備在整個數據傳輸系統中測試其性能(與沒有采用糾錯編碼的數傳系統進行比對);在信道中加入高斯白噪聲,模擬高斯信道,進行誤碼率和信噪比測試。
上傳時間: 2013-04-24
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耦合器之間的距離,耦舍器數量和短藏線的長度是總線設計中的一個重要問題。本文詳細論述了使用1553B總線時對其長度應該如何選擇。
上傳時間: 2013-04-24
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數字超聲診斷設備在臨床診斷中應用十分廣泛,研制全數字化的醫療儀器已成為趨勢。盡管很多超聲成像儀器設計制造中使用了數字化技術,但是我們可以說現代VLSI 和EDA 技術在其中并沒有得到充分有效的應用。隨著現代電子信息技術的發展,PLD 在很多與B 型超聲成像或多普勒超聲成像有關的領域都得到了較好的應用,例如數字通信和相控雷達領域。 在研究現代超聲成像原理的基礎上,我們首先介紹了常見的數字超聲成像儀器的基本結構和模塊功能,同時也介紹了現代FPGA 和EDA 技術。隨后我們詳細分析討論了B 超中,全數字化波束合成器的關鍵技術和實現手段。我們設計實現了片內高速異步FIFO 以降低采樣率,仿真結果表明資源使用合理且訪問時間很小。正交檢波方法既能給出灰度超聲成像所需要的回波的幅值信息,也能給出多普勒超聲成像所需要的回波的相移信息。我們設計實現了基于直接數字頻率合成原理的數控振蕩器,能夠給出一對幅值和相位較平衡的正交信號,且在FPGA 片內實現方案簡單廉價。數控振蕩器輸出波形的頻率可動態控制且精度較高,對于隨著超聲在人體組織深度上的穿透衰減,導致回波中心頻率下移的聲學物理現象,可視作將回波接收機的中心頻率同步動態變化進行補償。 還設計實現了B 型數字超聲診斷儀前端發射波束聚焦和掃描控制子系統。在單片FPGA 芯片內部設計實現了聚焦延時、脈寬和重復頻率可動態控制的發射驅動脈沖產生器、線掃控制、探頭激勵控制、功能碼存儲等功能模塊,功能仿真和時序分析結果表明該子系統為設計實現高速度、高精度、高集成度的全數字化超聲診斷設備打下了良好的基礎,將加快其研發和制造進程,為生物醫學電子、醫療設備和超聲診斷等方面帶來新思路。
上傳時間: 2013-05-30
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16位帶有并行預置功能的右移移位寄存器,CLK1是時鐘信號, LOAD是并行數據使能信號,QB是串行輸出端口
上傳時間: 2013-04-24
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CCSDS組織(空間數據系統咨詢委員會)于2005年公布了新的圖像壓縮標準,該標準算法采用基于小波變換的比特平面編碼方法,支持無損有損壓縮編碼和精確碼率控制并具有較好的抗誤碼能力和非常高的圖像壓縮性能,能滿足實際應用中的多種需求。同時該算法具有較低的算法復雜度,易于低功耗硬件實現,并且對航天圖像具有較高的適應性,因此,在航天應用方面具有廣闊的前景。 本論文主要針對CCSDS圖像壓縮算法的FPGA硬件實現,在有限的硬件資源下,提出高速高效的CCSDS圖像壓縮編碼器設計方案并在已有的FPGA硬件平臺上加以實現。本文首先對CCSDS圖像壓縮算法的編碼原理進行詳細介紹;然后提出DWT、BPE和碼流組織這三大模塊的并行化硬件實現方案,并給出了進行批量仿真測試的仿真平臺設計方案。最后在Xilinx VIRTEX-II FPGA平臺上經過成功驗證,測試結果表明系統各項技術指標可滿足星載圖像壓縮的要求。
上傳時間: 2013-06-13
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隨著無線通信技術的不斷發展,人們對移動通信及寬帶無線接入業務需求的不斷增長,無線頻譜資源顯得日益匱乏。因此,如何提高頻譜利用率,一直以來就是無線通信領域研究的主要任務。認知無線電的提出成為當下解決頻譜資源稀缺的一個有效方法。而認知無線電的特性要求認知無線系統必須具備一個可重構的自適應調制解調器。因此,對于認知無線電平臺中自適應可重構調制解調器的深入研究具有重大的意義。 軟件無線電是實現認知無線電的理想平臺。本文首先闡述了軟件無線電的基本工作原理及關鍵技術,對多速率信號處理中的內插和抽取、帶通采樣、數字下變頻、濾波等技術進行了分析與探討,為設計自適應可重構調制解調器的設計提供了理論基礎。然后介紹了認知無線電系統的構成和基本工作方式,接著重點研究了其中通信模塊的FPGA實現。在通信模塊的實現中,研究了基于認知無線電的BPSK、π/4 DQPSK、8PSK及16QAM調制解調技術,簡要論述了他們的基本概念和原理,并給出了設計方案。接著按信號流程逐一介紹了各個功能模塊在DSP+FPGA硬件平臺上的實現,并對得到的數據進行了分析,給出了性能測試結果。在此基礎上,結合認知無線電系統的要求,提出了可變調制方式,可變傳輸帶寬的自適應可重構調制解調器的設計方案,并對其中一些關鍵模塊的硬件實現給出了分析,同時給出了收端波特率識別的策略。最后,論文提出了一些新的自適應技術,如波特率估計、信噪比估計等,并給出了應用這些技術的自適應調制解調器的改進方案。
上傳時間: 2013-06-17
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· 摘要: 提出一種適用于通用DSP平臺的H.264視頻編碼器軟件架構.以該架構基礎實現的H.264視頻編碼器軟件可以高效地運行在DSP系統中,以滿足視頻應用中對實時編碼的要求.通過性能分析工具對原有的軟件代碼進行分析.找到代碼運行效率不高的瓶頸所在,并結合TMS320DM642 DSP的硬件特點,設計出一種新型的H.264視頻編碼軟件架構.最后,在進行了DSP的指令優化以后,
上傳時間: 2013-06-18
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· 摘要: 目前DSP處理器普遍使用Flash作為其程序代碼存儲器,通過DSP的JTAG仿真接口對Flash存儲器進行編程實現代碼的更新.這給DSP系統的軟件維護和升級造成了很大的困難.本文提出基于DSP設備的串口實現DSP程序在線編程的方法,使DSP代碼的更新可以脫離仿真器,改善了DSP設備的易用性、可維護性,增強了DSP系統的技術生命力.
上傳時間: 2013-07-25
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